静電気モーター(ﾌﾗﾝｸﾘﾝﾓｰﾀｰ) 雷の正体が巨大な静電気であることを証明したアメリカのフランクリン。彼が作ったといわれる静 電気モーターを作って回そう。 ※ 用意するもの 製作方法 ａ，アルミ缶( 5 0 0 m ﾘｯﾄﾙ ) ２個 （振り子ベルに使用したものでよい） ｂ、プラスチック製コップ １個 ｃ、スナップ(おす) ( 7 m m ) １個 ｄ、プラスチック画鋲 １個 ｅ、発泡スチロール台 １枚 ( 1 0 0× 2 0 0 × 1 0 m m ) ｆ，発泡スチロール柱 １枚 ( 2 0× 2 0 × 1 7 0 m m ) ｇ、アルミホイル １枚 ( 2 0 0× 3 3 0 m m ) ｈ、板目紙( 1 3 3 × 2 7 5 m m ) １枚 ｉ，ゼムクリップ ２個 ｊ、アルミ・テープ (粘着材付 ) １枚 ( 4 0× 5 0 m m ) ｋ、両面テープ、セロテープ ① プラスチック製コップ(b)の底のセンターの位置に キリで直径 1.5mm のあなをあける。 スナップのおす(c)をそのあなに入れ回転の軸受け とする。 ②アルミ・テープ(粘着材付) (ｊ ) ( 1 0 × 2 5 m m ) ８枚を図のよう に円周を８等分した位置に貼りつける。 プ ラ ス チ ッ ク 画 鋲 ｄ( 両面 テー プで 接着 発 泡ス チロ ール 柱(f) ｌ、塩ビパイプ （ 2 0 φ× 5 0 0 m m ） ｈ、キッチンペーパー ) 発泡 スチ ロー ル台 (e) １本 １枚 ③プラスチック画鋲(d)と発泡スチロール柱(f)を両面テープで上図のようにはりつけたものを発 泡スチロール板(e)に両面テープで上図のように接着する。 ゼ ムク リッ プ(i) ﾏｲﾅｽ電極 ﾌﾟﾗｽ電極 ｱﾙﾐﾃｰﾌﾟ ｱ ﾙﾐﾃｰﾌﾟ 塩 ビ パイ プ 近づ ける ｱﾙﾐ缶 (a) ア ル ミホ イル (g) ｱﾙﾐ缶 (a) 発泡スチロール柱(f) 発泡スチロール台(e) 工作教室 0 3 / 2- 2 2 静電気､第 1 小､多摩川小､石原小､染地小 5 ④板目紙(h)にアルミホイル(g)を貼り、裏側でセロテープで固定する。 ⑤２個のアルミ缶(a)の上部にゼムクリップ(i)の先端がアルミ缶から 40∼50mm くらい出るように アルミテープで固定する。 ⑥④で作ったアルミホィルの上に前ページの図のようにセットする。 動かしかた ① 塩ビパイプを乾いたキッチンペーパーでよくこすり、アルミ缶の−電極に近づける、接触して もよい。すると塩ビパイプに発生した−電荷がアルミ缶にたまる。 −電極のアルミ缶とアルミホイルが発泡スチロールを介してコンデンサーの役割をしているの で数分間は回り続ける。回り方がおそくなったらまた、塩ビパイプを帯電させて近づけると回 り続ける。 ②−電極のアルミ缶がなくても、−電荷を発生させた塩ビパイプだけでも、うまく調節すると回 すことができる。 動くわけ ・電極とアルミテープの間で放電することによって、電極とアルミテープが同じ種類の電荷に帯電 し、反発力で回ります。 ・おもしろいことに、どちらの向きに回るかは、一定していません。いったん何らかの要因でどち らかに回り始めると、反発力のためにその向きに加速するようです。 ・エネルギー的には、塩ビパイプからアルミホイルに向かって電荷が移動する、その仕事で回転の エネルギーが与えられると考えればよいかと思います。 簡単な静電気の説明 静電気発生の機構 1. 物体 A,B は中性 2. 接触による電荷の移動 A,Bともに(+)(-)が同数あ り、中性の状態です。 3. 電 気 二 重 層 の 形 成 AとBを接触すると界面を通して B より A へ電子が移動します。 4. 分離による静電気の発生 移動した事により生じた電 荷により界面をはさんで電 気二重層を形成します。 電気二重層を形成している Aと B を分離すると A は負(-),B は正 (+)に帯電します。 どんな物でも、接 触したり摩 擦したりすると、静 電 気 が発生します。 静電気は人間のちょっとした動作や絶縁物の摩擦により簡単に発生します 工作教室 0 3 / 2- 2 2 静電気､第 1 小､多摩川小､石原小､染地小 6 身近な静電気(1) 静 電 誘 導とは ------> マイナスに帯電したプラスチックをある物質 （原子）に近づけます。このプラスチックからは 電気力線が出ていて物質（原子）の陽子（＋） は引 き 寄 せ ら れ 電子（−）は遠ざけられます。 この物質（原子）のプラス チックに近い部分が（＋）電気を帯び、プ ラスチックに遠い部分が（−）電気を帯びます。 これが静 電 誘 導です。 原因解明 （−）に帯電した下敷きが髪の毛に近づいた時、静 電 誘 導 によって髪の毛の自由電子（−）が反発し（＋）の 力 が 強く 接 触 ・ 摩 擦 によって下敷 きが（−）に帯電します。 なり、互いの引き合う力で逆立つのです。 身近な静電気(2) 車のドアを閉めるときバチッ!とくる の は な ぜ? 衣服とシートの摩 擦 によって、衣服と シートが逆極性に帯電します。 静電気による電撃 体の一部が車体の金属部分に触れる 物体あるいは人体に蓄積された電荷が、衝撃的な電流とし とき体に蓄積された電荷が放 電しま て人体を通るときに発生します。 す。 人体帯電と電撃の強さの関係 人体の動作と人体帯電電位 人体の帯電電 位 (KV) 電撃の強さ ナイロンカーペット 2.0 から 2.5 の上を歩行 1.0 全く感じない 2.0 指の外側に感じるが痛まない ナイロンカーペット 4.5 の上ですり足運動 2.5 針に刺された感じを受け、ピクリと感じるが痛まない 3.0 針に刺された感じを受け、チクリと痛む ソファーから立ち上 3.5 から 4.5 がる 4.0 針で深く刺された感じを受け、指がかすかに痛む 5.0 手のひらから前腕まで痛む アクリルセーターの 4.5 から 5.0 脱衣 6.0 指が強く痛み、後腕が重く感じる 7.0 指、手のひらに強い痛みとしびれた感じを受ける 8.0 手のひらから前腕までしびれた感じを受ける 9.0 手首が強く痛み、手がしびれた重みを受ける 10.0 手全体に痛みと電気が流れた感じを受ける 11.0 指が強くしびれ、手全体に強い衝撃を感じる 人体の動作 人体帯電電位 (KV) ポリエステル作業 服の脱衣 4.0 から 4.5 アクリル毛布の折 り畳み作業 5.0 から 6.0 気温 20 度 相対湿度 30% 注）参考資料(下記の資料も参考にさせていただいています) １）電気学会東京支部（夏休み学校）(電気ってなんだろう？電池を作ってみよう) ２）http://www.celles.co.jp/monkey/monk_15.html(サルにもわかる静電気講座) 工作教室 0 3 / 2- 2 2 静電気､第 1 小､多摩川小､石原小､染地小 7
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